Java 关键字之native关键字的作用

刚开始还想用Native,后来因为他是个关键字,所以该成了小写。

所谓关键字的话,java中保留的并不多,native是一个本地关键字,看完这篇文章,就知道它主要用来做什么的了。

初次见面

有人初次遇见 native是在 java.lang.Object 源码中的一个hashCode方法:

   public native int hashCode();

也可能是:

    /**
     * Returns a reference to the currently executing thread object.
     *
     * @return  the currently executing thread.
     */
    public static native Thread currentThread();

为什么有个native呢?这是我所要学习的地方。所以下面想要总结下native:

什么是 JNI

认识 native 即 JNI,Java Native Interface

凡是一种语言,都希望是纯。比如解决某一个方案都喜欢就单单这个语言来写即可。Java平台有个用户和本地C代码进行互操作的API,称为Java Native Interface (Java本地接口)。

用 Java 调用 C 的“Hello,JNI”

创建一个Java类

里面包含着一个 native 的方法和加载库的方法 loadLibrary。HelloNative.java 代码如下

public class HelloNative {
    static {
        System.loadLibrary("HelloNative");
    }

    public static native void sayHello();

    @SuppressWarnings("static-access")
    public static void main(String[] args) {
        new HelloNative().sayHello();
    }
}

当然这个代码是有问题的,所以用@SuppressWarning注解。

首先让大家注意的是native方法,那个加载库的到后面也起作用。native 关键字告诉编译器(其实是JVM)调用的是该方法在外部定义,这里指的是C。如果大家直接运行这个代码,  JVM会告之:“A Java Exception has occurred.”控制台输出如下:

Exception in thread "main" java.lang.UnsatisfiedLinkError: no HelloNative in java.library.path
	at java.lang.ClassLoader.loadLibrary(ClassLoader.java:1867)
	at java.lang.Runtime.loadLibrary0(Runtime.java:870)
	at java.lang.System.loadLibrary(System.java:1122)
	at nativeS.HelloNative.<clinit>(HelloNative.java:5)

Process finished with exit code 1

这是程序使用它的时候,虚拟机说不知道如何找到sayHello。

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运行javah

得到包含该方法的C声明头文件.h

就得到了下面的 HelloNative.h文件 

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>
/* Header for class HelloNative */
 
#ifndef _Included_HelloNative
#define _Included_HelloNative
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
 * Class:     HelloNative
 * Method:    sayHello
 * Signature: ()V
 */
JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloNative_sayHello
  (JNIEnv *, jclass);
 
#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

jni.h 这个文件,在/%JAVA_HOME%include

C实现本地方法

根据头文件,写C实现本地方法

这里我们简单地实现这个sayHello方法如下:

#include "HelloNative.h"
#include <stdio.h>
 
JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloNative_sayHello
{
    printf("Hello,JNI");    
}

生成dll共享库

然后Java程序load库,调用即可。

在Windows上,MinGW GCC 运行如下

gcc -m64  -Wl,--add-stdcall-alias
 -I"C:\Program Files\Java\jdk1.7.0_71\include" 
-I"C:\Program Files\Java\jdk1.7.0_71\include\include\win32" -shared -o HelloNative.dll HelloNative.c

-m64表示生成dll库是64位的。然后运行 HelloNative:

java HelloNative

终于成功地可以看到控制台打印如下:

Hello,JNI

JNI 调用 C 流程图

690102-20160725102547356-2054241629.png (660Ã789)

其他介绍

native是与C++联合开发的时候用的!java自己开发不用的!
使用native关键字说明这个方法是原生函数,也就是这个方法是用C/C++语言实现的,并且被编译成了DLL,由java去调用。
这些函数的实现体在DLL中,JDK的源代码中并不包含,你应该是看不到的。对于不同的平台它们也是不同的。这也是java的底层机制,实际上java就是在不同的平台上调用不同的native方法实现对操作系统的访问的。

  1. native 是用做java 和其他语言(如c++)进行协作时用的
  2. 也就是native 后的函数的实现不是用java写的
  3. 既然都不是java,那就别管它的源代码了

native的意思就是通知操作系统,这个函数你必须给我实现,因为我要使用。所以native关键字的函数都是操作系统实现的,Java只能调用。
java是跨平台的语言,既然是跨了平台,所付出的代价就是牺牲一些对底层的控制,而java要实现对底层的控制,就需要一些其他语言的帮助,这个就是native的作用了

Java不是完美的,Java的不足除了体现在运行速度上要比传统的C++慢许多之外,Java无法直接访问到操作系统底层(如系统硬件等),为此Java使用native方法来扩展Java程序的功能。

可以将native方法比作Java程序同C程序的接口,其实现步骤:

  1. 在Java中声明native()方法,然后编译;
  2. 用javah产生一个.h文件;
  3. 写一个.cpp文件实现native导出方法,其中需要包含第二步产生的.h文件(注意其中又包含了JDK带的jni.h文件);
  4. 将第三步的.cpp文件编译成动态链接库文件;
  5. 在Java中用System.loadLibrary()方法加载第四步产生的动态链接库文件,这个native()方法就可以在Java中被访问了。

JAVA本地方法适用的情况 

  1. 为了使用底层的主机平台的某个特性,而这个特性不能通过JAVA API访问
  2. 为了访问一个老的系统或者使用一个已有的库,而这个系统或这个库不是用JAVA编写的
  3. 为了加快程序的性能,而将一段时间敏感的代码作为本地方法实现。
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